Mpemba Etkisi: Sıcak Suyun Soğuk Sudan Önce Donması Olayı
Mpemba Etkisi
Mpemba Etkisi, daha sıcak suyun, daha soğuk suya göre daha hızlı donması fenomenidir. Bu etki, adını Tanzanyalı öğrenci Erasto Mpemba’dan almaktadır. 1969 yılında Tanzanya’da öğrenci olan Erasto Mpemba ve arkadaşları zaman zaman okulda dondurma yapıyordu. Bunun için önce sütü kaynatıyor, daha sonra şekerle karıştırıp oda sıcaklığına kadar soğumasını bekliyor, sonra da donsun diye buzluğa koyuyorlardı. Ancak birçok öğrenci dondurma yaptığı için aralarında buzlukta yer bulma yarışı oluyordu.
Erasto Mpemba bir gün yine dondurma karışımını hazırladı, ancak bir arkadaşının buzlukta yer bulabilmek için sütü kaynatmadığını görünce, o da kendi karışımını, soğumasını beklemeden, buz kalıbına döküp buzluğa yerleştirdi. Bir süre sonra kontrol ettiğinde kendi dondurmasının tamamen donduğunu, arkadaşınınkinin ise hâlâ biraz sıvı olduğunu gördü. Durumu fizik öğretmenine anlattığında bunun mümkün olamayacağı cevabını aldı. Ancak Erasto Mpemba bu merakının peşini bırakmadı ve lise eğitimi sırasında da denemeler yapmaya devam etti.
Birkaç yıl sonra fizik konusunda bir konuşma yapmak için okullarına gelen, Dar Es Selaam Üniversitesi’nden Dr. Denis G. Osborne’a, benzer kaplardaki eşit hacimde ancak biri 35°C’deki diğeri ise 100°C’deki suyu buzluğa koyduğunda neden 100°C’deki suyun daha önce donduğunu sordu. Dr. Osborne inanmakta zorlansa da Erasto Mpemba deneyi birçok kez tekrar ettiği için kendisinden hayli emindi. Dr. Osborne aynı deneyi üniversitede yaptığında benzer sonuçlar gözlemledi.
Dr. Denis G. Osborne ve Erasto Mpemba bu durumu ve nedenlerini Physics Education dergisinde yayımlanan çalışmalarında ele aldı. İkili, suyun başlangıçtaki sıcaklığı ile donmaya başladığı süre arasındaki ilişkiyi incelediğinde daha yüksek sıcaklıktaki suyun daha çabuk donmaya başladığını gözlemledi. Deneyde daha sıcak suyun buzluğun zeminindeki buzu eritip ısı iletkenliğini artırmasını engellemek için, kapların tabanı polistiren malzemeyle kaplandı.
Dr. Osborne’a göre soğuma temel olarak suyun yüzeyinde meydana geliyordu ve soğuma hızı suyun ortalama sıcaklığına değil yüzey sıcaklığına bağlıydı. Isının konveksiyonla dağılması sonucu suyun yüzeyi daha sıcak kalır (+4°C’ye kadar). Bu nedenle örneklerin ortalama sıcaklıkları eşit olduğunda bile başlangıçta daha sıcak olan su, soğuk olandan daha hızlı ısı kaybeder.
Ancak aşırı soğuk havalarda sıcak su borularının soğuk su borularından daha çabuk donduğu dikkate alınırsa, suyun yüzeyinde meydana gelen soğumanın bu durumun nedeni olamayacağını öne sürülebilir. Bu çalışmadan sonra birçok bilim insanı Mpemba etkisinin nedenini anlamak için araştırmalar yaptı. Araştırmalar genellikle Mpemba etkisinde bazı değişkenlerin etkili olduğunu öne sürüyor.
Örneğin “önce donan” ifadesiyle ne kast ediliyor. İlk buz kristallerinin oluşması mı, suyun tamamının buz haline geçmesi mi? Su örneklerinin bulunduğu kapların şekilleri ve üretildikleri malzeme, buharlaşmanın su miktarını değiştirmesi, su örneklerindeki çözünmüş gazların ve başka maddelerin miktarı, konveksiyon nedeniyle ısı dağılımda meydana gelen değişim ve aşırı soğuma bu değişkenlerden bazıları.
Mpemba Etkisi, hala tam olarak anlaşılamamış bir fenomendir. Ancak, bazı araştırmacılar, sıcak suyun, daha soğuk sudan daha hızlı buharlaşmasının, suyun moleküler yapısında bazı değişikliklere neden olabileceğini düşünmektedirler. Bu değişiklikler, suyun donma noktasını düşürebilir ve bu nedenle daha sıcak su daha hızlı donabilir.
Diğer araştırmacılar ise, Mpemba Etkisi’nin, su moleküllerinin termal iletkenliği ile ilgili olabileceğini düşünmektedirler. Bu hipoteze göre, sıcak su, daha hızlı termal iletkenlik özelliğine sahiptir ve bu nedenle, soğuk suya göre daha hızlı soğur ve daha hızlı donar.
Mpemba Etkisi hala araştırılan bir konudur ve tam olarak anlaşılması için daha fazla çalışma gerekmektedir.
Önerilen Yazı: Şarj Aleti Prizdeyken Elektrik Tüketir mi?
4 thoughts on “Mpemba Etkisi: Sıcak Suyun Soğuk Sudan Önce Donması Olayı”
Henüz, bu sorunun net bir cevabı bulunamamış anlaşılan. Yazınız sonuç bölümüyle yarım kalmış gibi.
Aynen çeşitli hipotezleri var ama tam olarak cevabı net olarak bulunamamıştır Özgür Bey
Yaz aylarında güneş altındaki sıcak karpuzun üstüne ıslak mendil konulması gibi bir olay geldi aklıma. Isı transferi sıcaklık farkından dolayı daha hızlı oluyor ve nedendir bilemiyorum bu transfer tabiri caizse hızını aldıktan sonra daha zor duruyor, bu arada karpuz ortam sıcaklığına oranla daha soğumuş oluyor.
Buzluğa konan sıcak su olayında aklıma ilk gelen şu oldu: sıcak sudaki moleküller enerjisinden dolayı daha hareketli olduğu için kap içinde daha çok yer değiştiriyor ve diğer soğuk su ve soğuk hava molekülleri ile daha çok su molekülü temas ediyor ya da yaklaşıyor. Suyun içine renkli sıvı katılırsa belki daha iyi gözlemlenebilir. Az çok benzerlik gösteren çok soğuk iklimlerde balkondan dökülen kaynar suyun 1-2 sn içinde buza dönüşmesi olayı da var.
Çok mantıklı bir açıklama Halil Bey. Teşekkür ederiz.